本发明公开了一种焊缝跟踪的控制方法，用于与磁控电弧传感器共同实现焊缝自动跟踪。焊接开始前视觉传感器在不加减光滤光片条件下获取待焊工件图像，完成焊接初始位置识别和引导及焊枪轨迹规划。紧接着摆动视觉传感器对准焊枪，此时滑块一自动加载至通光孔，开始获取焊接时左右偏差信息，再与磁控电弧传感器所获取的左右及高低偏差信号共同纠偏实现焊缝跟踪，当开始获取的焊枪轨迹路线完成后，需要重新摆动视觉传感器获取前方焊件图像，在视觉传感器从对准焊枪摆动到与工件垂直过程中滑块二自动加载至通光孔对焊件图像进行连续采样，通过图像处理获取精确的焊缝图像与磁控电弧传感器获取的偏差信息共同精确跟踪，完成焊接自动化。
1.一种焊缝跟踪的控制方法，其特征在于，通过自动切换减光滤光片可获取不同条件下的焊缝图像，所得到的左右偏差信息再与磁控电弧传感器所获取的左右及高低偏差信息共同完成纠偏实现焊缝自动跟踪，本方法主要由焊枪（1）、磁控电弧传感器（2）、视觉传感器（4）、摆臂（5）、减光滤光片自动切换装置（6）及摆动电机（7）配合完成，所述减光滤光片自动切换装置（6）主要包括外壳（12）、用于挡灰尘及电弧飞溅的普通玻璃片（13）、指示灯一（14）、指示灯二（15）、指示灯三（16）、滑轨（17）、遮光片二（18）、转动齿轮（19）、转动轴二（20）、传动电机（21）、滑块一（22）、滑块二（27），所述摆动电机（7）主要包括转动轴一（8）、光电开关一（9）、光电开关二（10）、遮光片一（11），摆动电机（7）控制摆臂（5）带动视觉传感器（4）摆动与减光滤光片自动切换装置（6）配合获取不同条件下的焊缝图像，焊接开始前视觉传感器（4）在不加减光滤光片条件下获取待焊工件图像，通过图像处理获取焊缝信息完成焊接初始位置识别和引导及焊枪轨迹规划，紧接着摆动视觉传感器（4）对准焊枪，此时滑块一（22）自动加载至通光孔，开始获取焊接时左右偏差信息，再与磁控电弧传感器（2）所获取的左右及高低偏差信号共同纠偏实现焊缝跟踪，当开始获取的焊枪轨迹路线完成后，需要重新摆动视觉传感器（4）获取前方焊件图像，为了避免熄弧与重新起弧，提高自动化跟踪程度，在视觉传感器（4）从对准焊枪摆动到与工件垂直过程中滑块二（27）自动加载至通光孔对焊件图像进行连续采样，通过图像处理获取精确的焊缝图像与磁控电弧传感器（2）获取的偏差信息共同精确跟踪，完成焊接自动化。
2.根据权利要求1所述的一种焊缝跟踪的控制方法，其特征在于，滑块一（22）主要包括传动齿轮（23）、电磁铁（24）、光电开关三（25）、光电开关四（26），滑块二（27）主要包括铁块（28）、遮光片三（29）、弹簧（30），减光滤光片自动切换装置（6）将装有不同减光滤光片的两滑块分开，通过传动电机（21）及电磁铁（24）对其实现联动控制，所述滑块一（22）、滑块二（27）在滑轨（17）上运动，所述滑块一（22）由传动电机（21）带动与传动齿轮（23）相啮合的转动齿轮（19）转动而滑动，所述滑块二（27）的运动状态由弹簧（30）与滑块一（22）上的电磁铁（24）共同决定。
3.根据权利要求2所述的一种焊缝跟踪的控制方法，其特征在于，传动电机（21）采用一种自动控制启停的传动电机的正反转控制电路，采用光电开关控制继电器的通断来控制传动电机的正反转及启停，当摆动电机（7）上的遮光片一（11）到达转动到其上的光电开关一（9）时，常开触点SB2闭合，常闭触点SB2断开，传动电机（21）正转，同时指示灯二（15）亮，指示灯一（14）灭，当滑块一（22）到位即遮光片三（29）进入光电开关三（25），常闭触点SB3断开，常开触点SB3闭合，此时传动电机（21）停转，同时指示灯三（16）亮，若摆动电机（7）开始动作，遮光片一（11）离开光电开关一（9）时，常开触点SB2断开，常闭触点SB2闭合，同时指示灯二（15）灭，传动电机（21）开始反转，在电磁铁（24）的带动下滑块二（27）随着滑块一（22）的复位而上位，当滑块一（22）完全复位即遮光片二（18）进入光电开关四（26），常闭触点SB4断开，传动电机（21）停转，同时指示灯一（14）亮。
4.根据权利要求2所述的一种焊缝跟踪的控制方法，其特征在于，电磁铁（24）通过弹簧（30）与SR锁存器控制电磁铁（24）的通断共同来控制滑块二（27）的上位与复位，实现了一个电机对于两个滑块的运动控制，具体采用光电开关二（10）与光电开关三（25）通过SR锁存器控制电磁铁（24）的通断，当遮光片三（29）进入光电开关三（25）时，SR锁存器中S端置1，R端仍为0，此时Q转换为Q=1，电磁铁（24）通电，同时发光二极管D2导通，指示灯三（16）亮，当摆动电机（7）开始动作带动转动轴一（8）上的遮光片一（11）转动至光电开关二（10），此时R端置1，S端为0，Q转换为Q=0，电磁铁断电，滑块二（27）在弹簧（30）的作用下复位，同时指示灯三（16）灭。
一种焊缝跟踪的控制方法
技术领域：
[0001] 本发明涉及一种焊缝跟踪的控制方法，自动化焊接传感技术领域。
背景技术
[0002] 对于弯曲程度较大的焊缝轨迹以及折线、折角等复杂焊缝的跟踪精度及稳定性较低，单一传感器所获取的信息往往都只能反映焊接过程的某些方面，对于自动化焊接所需要的完整信息获取不全，难以保证输入信息的准确性和可靠性，因此无法精确完成焊缝的自动跟踪。
[0003] 目前，焊缝自动跟踪领域中采用得比较多的视觉传感器基本只有一套减光滤光片，因此只能获取单一条件下的焊缝图像，主要的功能是获取焊缝中心与熔池中心的左右偏差，实现焊缝跟踪。而对于焊缝初始位置的引导及焊缝轨迹规划等应用还比较匮乏，所以目前用于焊缝跟踪的视觉传感器存在功能单一、通用性低及灵活性差的问题。发明内容：
[0004] 为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种与磁控电弧传感器配合使用的可实现减光滤光片自动切换的自动获取不同焊接图像的方法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了一种焊缝跟踪的控制方法设计思路，其特征在于，通过自动切换减光滤光片可获取不同条件下的焊缝图像，所得到的左右偏差信息再与磁控电弧传感器所获取的左右及高低偏差信息共同完成纠偏实现焊缝自动跟踪，本方法主要由焊枪1、磁控电弧传感器2、视觉传感器4、摆臂5、减光滤光片自动切换装置6及摆动电机7配合完成，摆动电机7控制摆臂5带动视觉传感器4摆动与减光滤光片自动切换装置6配合获取不同条件下的焊缝图像，焊接开始前视觉传感器4在不加减光滤光片条件下获取待焊工件图像，通过图像处理获取焊缝信息完成焊接初始位置识别和引导及焊枪轨迹规划，紧接着摆动视觉传感器4对准焊枪，此时滑块一22自动加载至通光孔，开始获取焊接时左右偏差信息，再与磁控电弧传感器2所获取的左右及高低偏差信号共同纠偏实现焊缝跟踪，当开始获取的焊枪轨迹路线完成后，需要重新摆动视觉传感器4获取前方焊件图像，为了避免熄弧与重新起弧，提高自动化跟踪程度，在视觉传感器4从对准焊枪摆动到与工件垂直过程中滑块二27自动加载至通光孔对焊件图像进行连续采样，通过图像处理获取精确的焊缝图像与磁控电弧传感器2获取的偏差信息共同精确跟踪，完成焊接自动化。
[0006] 本发明提出了一种焊缝跟踪的控制方法设计思路，该方法不仅能获取焊缝中心与熔池中心的左右偏差，实现焊缝跟踪，而且可以通过摆动视觉传感器及切换减光滤光片完成焊缝初始位置的引导及焊缝轨迹规划，充分利用了视觉传感器所能获取的信息，解决了目前用于焊缝跟踪的视觉传感器存在功能单一、通用性低及灵活性差的问题。
[0007] 本发明将视觉传感器与磁控电弧传感器相结合，提出了一种双传感多信息精调方法，充分利用不同传感器所获取的不同信息得到更加准确的焊缝偏差信息，精确控制执行机构完成偏差调节。视觉传感器通过对所获取图像进行预处理、边缘检测、边缘扫描、曲线拟合等步骤得到焊枪运动轨迹与左右方向偏差，磁控电弧传感通过对所获取的焊接电流信号滤波处理后可同时得到左右方向与高低方向偏差。对于两传感器共同获取的左右方向偏差信息，比较磁控电弧传感器与视觉传感器所获取的左右偏差大小，当小于所设的阈值时，以视觉传感器得出的偏差信息作为偏差调节量通过改变励磁电源调节电弧偏转完成纠偏进行细调，当大于所设的阈值时，将两传感器得出的偏差与开始得出的焊枪轨迹进行比较从而按比例分配加权系数，然后进行加权融合计算处理得到最终左右偏差调节量。解决了单一的传感器所获得的信息只能反映焊接过程的某些方面，难以满足实时空间焊缝跟踪精度与精确质量控制要求的问题，提高了对于弯曲程度较大的焊缝轨迹以及折线、折角等复杂焊缝的跟踪精度及稳定性。
[0008] 在上述方案中，通过对视觉传感器所获取的焊接图像进行处理还可得到焊缝宽度变化及拐点等信息，然后通过磁控电弧传感器及时调整电弧摆动幅度与频率，提高焊缝质量。
[0009] 所述的一种减光滤光片自动切换装置6，其特征在于，将装有减光滤光片的两滑块分开，通过传动电机21及电磁铁24对其实现联动控制。主要包括外壳12、用于挡灰尘及电弧飞溅的普通玻璃片13、滑块一22、滑块二27，所述滑块一22、滑块二27在滑轨17上运动，所述滑块一22通过传动电机21带动与传动齿轮23相啮合的转动齿轮19转动而滑动，所述滑块二27的运动状态由弹簧30与滑块一22上的电磁铁24共同决定。
[0010] 本发明的减光滤光片自动切换装置提出了一种将两滑块分开的设计思路，相比与其他装置的整体连接一起联动增加了一种不加减光滤光片的情况，能实现更多的功能；相比于存在不加减光滤光片情况的装置又节省了装置的空间，避免了装置的复杂笨重，实现了用最小的空间完成最多的功能。
[0011] 所述的传动电机21，其特征在于，采用一种自动控制启停的传动电机的正反转控制电路。不同于传统的起动、保持和停止电路，本发明采用光电开关控制继电器的通断，因此去掉了与正反转启动按钮相并联的交流接触器，只要遮光片一11不离开光电开关一9，电机就保持正转。同时反转启动按钮采用与正转启动按钮SB2常开触点相反的常闭触点，既能保证避免正转与反转同时发生实现“互锁”，又能在滑块一22复位的同时滑块二27及时上位。另外反转启动按钮SB2常闭触点还与正转限位开关SB3常闭触点相反的常开触点串联，滑块一22上位以后即闭合，直到电磁铁24失电，滑块一22与滑块二27分离才断开，即能保证正转时，反转通路断开，又能保证反转时正转通路断开，实现双层“互锁”，使装置更加安全可靠。
[0012] 本发明设计了一种自动控制启停的传动电机的正反转控制电路，采用光电开关控制继电器的通断来控制传动电机的正反转及启停。当摆动电机7上的遮光片一11到达转动到其上的光电开关一9时，常开触点SB2闭合，常闭触点SB2断开，传动电机21正转，同时指示灯二15亮，指示灯一14灭。当滑块一22到位即遮光片三29进入光电开关三25，常闭触点SB3断开，常开触点SB3闭合，此时传动电机21停转，同时指示灯三16亮。若摆动电机7开始动作，遮光片一11离开光电开关一9时，常开触点SB2断开，常闭触点SB2闭合，同时指示灯二15灭。传动电机21开始反转，在电磁铁24的带动下滑块二27随着滑块一22的复位而上位，当滑块一22完全复位即遮光片二18进入光电开关四26，常闭触点SB4断开，传动电机21停转，同时指示灯一14亮。
[0013] 所述的滑块电磁铁24，其特征在于，通过弹簧30与SR锁存器控制电磁铁的通断共同来控制滑块二27的上位与复位，实现了一个电机对于两个滑块的运动控制。具体采用光电开关二10与光电开关三25通过SR锁存器控制电磁铁24的通断。当遮光片三29进入光电开关三25时，SR锁存器中S端置1，R端仍为0，此时Q转换为Q＝1，电磁铁24通电，同时发光二极管D2导通，指示灯三16亮。当摆动电机7开始动作带动转动轴一8上的遮光片一11转动至光电开关二10，此时R端置1，S端为0，Q转换为Q＝0，电磁铁断电，滑块二27在弹簧30的作用下复位，同时指示灯三16灭。
[0014] 本发明采用弹簧30与SR锁存器控制电磁铁24的通断来控制滑块二27的复位与上位，当滑块一22上位时电磁铁24通电使两滑块紧紧吸住，在保证滑块一、二接下来同时运动的同时保证了上述常开触点SB3闭合，常闭触点SB3断开，避免了滑块一、二之间松动导致的开关松动而致使电机工作紊乱的情况。由于电磁铁24及弹簧30的作用通过一个电机就能控制两个滑块的运动，避免了两滑块采用两电机控制的复杂情况，使装置更加简单，控制动作更容易实现。
[0015] 在上述方案中，采用光电开关控制继电器和电磁铁的通断，避免了接触式开关存在的响应速度低、精度差、容易损坏寿命短等缺点，能精确快速地实现减光滤光片的切换。
[0016] 在上述方案中，在减光滤光装置外壳设置有指示灯一14、指示灯二15和指示灯三16，可以反映装置内部不能被人眼所见的动作状态，能实时观测装置是否正常工作，对于出现的故障能及时反映。
[0017] 在上述方案中，减光滤光片放置槽中的减光滤光片可根据环境需要随时更换，可适用于不同的焊接场合。
[0018] 本发明的有益效果是该视觉传感装置与磁控电弧传感器配合使用，对于复杂焊缝也能完整的获取焊接过程信息，保证输入信息的准确性与可靠性。同时采用减光滤光片自动切换装置，可根据视觉传感器的位置自动选择所需的减光滤光片，从而能获取不同条件下的焊缝图像，不仅能实现焊缝跟踪同时能实现焊缝初始位置的引导及焊缝轨迹规划。
附图说明
[0019] 图1为本发明工作原理图
[0020] 图2为本发明摆动电机示意图
[0021] 图3为本发明减光滤光自动切换装置整体装配图
[0022] 图4为本发明滑块一示意图
[0023] 图5为本发明滑块二示意图
[0024] 图6为本发明转动电机正反转控制电路图
[0025] 图7为本发明光电开关控制继电器通断电路图
[0026] 图8为本发明光电开关通过SR锁存器控制电磁铁通断电路图
[0027] 具体实施方法：
[0028] 实施例1，如图1所示，第一步：在焊接开始前，视觉传感器4在不加减光滤光片的条件下直接对工件3进行拍摄，经过图像处理用于对焊缝及焊接起始位置的识别和引导并进行前段距离焊枪的轨迹规划进行粗跟踪。
[0029] 第二步：摆动摆臂5使视觉传感器4对准焊枪，滑块一22上位实时准备获取焊接时的图像。
[0030] 第三步：开始焊接后，通过对视觉传感器采集到的图像进行处理得出焊缝中心与熔池中心的偏差值，再与磁控电弧传感器得出的左右偏差值进行比较，当小于所设的阈值时，以视觉传感器得出的偏差信息进行细调跟踪，当大于所设的阈值时，将两传感器得出的偏差与开始得出的焊枪轨迹进行比较从而按比例分配加权系数，然后进行加权融合计算处理进行细调跟踪。
[0031] 第四步：磁控电弧传感器实时采集高度方向的信息与第一步、第二步、第三步得出的左右信息共同完成焊缝自动跟踪。
[0032] 第五步：当开始获取的焊枪轨迹路线完成后，需要重新摆动视觉传感器4获取前方焊件图像，为了避免熄弧与重新起弧，提高自动化跟踪程度，在视觉传感器从对准焊枪摆动到与工件垂直过程中滑块二27自动加载至通光孔对焊件图像进行连续采样，通过图像处理获取精确的焊缝图像与磁控电弧传感器2获取的偏差信息共同精确跟踪，完成焊接自动化。
[0033] 实施例2，如图2-图7，所述滑块一22、滑块二27在滑轨17上运动，所述滑块一22通过传动电机21带动与传动齿轮19相啮合的转动齿轮23转动而滑动，所述滑块二27的运动状态由弹簧30与滑块一22上的电磁铁24共同决定。
[0034] 所述的传动电机21采用光电开关控制继电器的通断来控制传动电机的正反转及启停，如图6、7。其中继电器常闭常开触点SB2由光电开关一9控制，当摆动电机7上的遮光片一11转动到其上的光电开关一9时，常开触点SB2闭合，常闭触点SB2断开，传动电机21正转，同时图7中发光二极管导通，指示灯二15亮。继电器常闭常开触点SB3由光电开关三25控制其作用相当于正转限位开关，当滑块一22到位即遮光片三29进入光电开关三25，常闭触点SB3断开，常开触点SB3闭合，此时传动电机21停转，同时指示灯三16亮。若摆动电机7开始动作，遮光片一11离开光电开关一9时，常开触点SB2断开，常闭触点SB2闭合，传动电机21开始反转，指示灯二15灭。在电磁铁24的带动下滑块二27随着滑块一22的复位而上位。当滑块一22完全复位即遮光片二18进入光电开关四26，常闭触点SB4断开，传动电机21停转，指示灯一14亮，其中继电器常闭触点SB4光电开关四26控制，相当于反转限位开关。
[0035] 实施例3，如图8所示，所述的电磁铁24，采用光电开关二10与光电开关三25通过SR锁存器控制其通断。当遮光片三29进入光电开关三25时，SR锁存器中S端置1，R端仍为0，此时Q转换为Q＝1，电磁铁24通电，吸附铁块28带动滑块二27共同运动，同时图8中发光二极管D2导通，指示灯三16亮。当摆动电机7开始动作带动转动轴一8上的遮光片一11转动至光电开关二10，此时R端置1，S端为0，Q转换为Q＝0，电磁铁断电，滑块二27在弹簧30的作用下复位，同时指示灯三16灭，充分利用了SR锁存器的保持、置0和置1功能。
